中国主要粮食作物磷肥偏生产力时空演变特征及驱动因素
磷素,施用量,1材料与方法,1监测点分布,2数据采集和统计分析,2结果与分析,1不同作物磷肥施用量与土壤磷平衡的时间变化,2不同区域磷肥偏生产力的时空变化,3不同区域土壤磷素盈余量和磷肥偏生产力的主要驱动因素
都江雪,韩天富,曲潇林,马常宝,柳开楼,3,黄 晶,4,申 哲,张 璐,4,刘立生,4,谢建华,张会民,4*(1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/耕地培育技术国家工程实验室,北京 100081;2 农业农村部耕地质量监测保护中心,北京 100125;3 江西省红壤研究所/国家红壤改良工程技术研究中心,南昌 330046;4 中国农业科学院祁阳农田生态系统国家野外试验站,湖南祁阳 426182)
磷是作物生长必需的营养元素,也是土壤肥力和质量的主要指标。磷肥投入是提高土壤供磷能力和作物产量的主要措施,20世纪中期化肥磷的使用迅速增加,但由于作物对磷的利用率低于25%,导致磷素大量累积在土壤中,尤其是在旱地土壤中[1–2]。土壤中积累的磷一部分被水体侵蚀缓慢释放到环境中,造成地下水污染等严重的环境问题[3–4],85%以上累积的磷素通过化学反应、物理吸附和生物过程固定在土壤中,造成土壤肥力下降[5]。因此,制定可持续磷肥施用策略以缓解全国磷肥累积带来的土壤压力对粮食生产和安全至关重要[6–7]。
小麦、玉米和水稻作为中国主要的粮食作物,由于地域分布广泛,不同区域之间磷肥施用量差异较大,且时间尺度上也出现一定的增施磷肥的盲目性,造成资源浪费等问题,严重影响农田的可持续性。作为衡量土壤磷素输入输出和磷肥产量效应的重要指标和直接手段[8–9],土壤磷平衡和磷肥偏生产力的现状和区域差异等方面已开展了许多研究,张福锁等[10]收集了全国11个省市在2001—2005年的施磷量及产量数据用以描述三大粮食作物的磷肥利用率,结果表明水稻、玉米和小麦的磷肥偏生产力分别为98.9、63.7和72.4 kg/kg,且由于施磷过量及忽略土壤养分资源利用等问题,造成农民习惯施肥措施下肥料利用率逐渐降低。李红莉等[11]的研究结果表明,与2000年相比,2007年小麦和水稻的磷肥施用量分别减少了13.5%和17.7%,玉米增加了8.8%;相应地,小麦和水稻磷肥偏生产力因施磷量的降低和水稻新型主产区偏生产力的升高而升高。陈新平等[12]对三大粮食作物的测土配方施肥的试验数据进行了整理分析,通过计算磷肥施用量和作物携出量,结合各区域作物生产的关键因素,给出了各区域小麦、玉米和水稻季的适宜磷肥施入量及磷肥管理意见。他们将全国小麦主产区划分为东北、华北、长江中游、西南和西北等5个区域,磷肥推荐施用量范围为55~88 kg/hm2,且小麦季施磷策略以加强宏观调控并指导磷肥的合理使用为主;玉米主产区分为东北、华北、西南和西北等4个区域,磷肥推荐施用量范围为46~123 kg/hm2 ......
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